專利名稱：一種聚乳酸樹(shù)脂組合物的制作方法
一種聚乳酸樹(shù)脂組合物
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于一種聚乳酸樹(shù)脂組合物，尤其是涉及一種既改善了阻燃性又維持其耐熱性的聚乳酸樹(shù)脂組合物。
背景技術(shù)：
近年來(lái)由于社會(huì)的環(huán)保意識(shí)高漲，再加上原油價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，使得大眾對(duì)于非石化來(lái)源材料的應(yīng)用越趨重視。因此，在塑料行業(yè)中以生質(zhì)塑料所制得的生質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用也就相當(dāng)引人注目。在所有已商業(yè)化生產(chǎn)的生質(zhì)塑料當(dāng)中，聚乳酸樹(shù)脂(polylactideresin,PLA)因?yàn)槲镄詢?yōu)異且獲取成本最低的緣故，其應(yīng)用最被廣泛研究。從一次性應(yīng)用產(chǎn)品如免洗餐具、包裝膜袋，到中階應(yīng)用產(chǎn)品如文具禮品、兒童玩具，再到高階應(yīng)用產(chǎn)品如消 費(fèi)性電子產(chǎn)品外殼、事務(wù)機(jī)外殼、汽車工業(yè)應(yīng)用等，各大公司莫不投注大量心力在聚乳酸樹(shù)脂相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用開(kāi)發(fā)上。因此，聚乳酸樹(shù)脂的應(yīng)用可說(shuō)是相當(dāng)多樣化，發(fā)展前景廣闊。然而，聚乳酸樹(shù)脂自身材料特性的限制卻也使得它在應(yīng)用上有些困境有待克服。在中高階應(yīng)用當(dāng)中，對(duì)于材料都有阻燃及耐熱的要求。一般來(lái)說(shuō)，聚乳酸樹(shù)脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為60°C，制成產(chǎn)品之后的耐用溫度則僅達(dá)約55°C;另一方面，聚乳酸樹(shù)脂本身的阻燃等級(jí)僅達(dá)V-2級(jí)(基于美國(guó)阻燃材料標(biāo)準(zhǔn)ANSI/UL-94-1985)，所以聚乳酸樹(shù)脂的阻燃性和耐溫性均需要進(jìn)行改善。在塑料行業(yè)中，一般對(duì)于塑料的阻燃特性提升都是經(jīng)由添加阻燃劑來(lái)達(dá)成。可惜的是，在現(xiàn)有市場(chǎng)上可獲得的阻燃劑，通常對(duì)于塑料而言也會(huì)產(chǎn)生塑化作用，導(dǎo)致產(chǎn)品耐用溫度的降低。在目前的聚乳酸阻燃研究中，通?？梢园l(fā)現(xiàn)阻燃劑的加入能使聚乳酸材料的阻燃等級(jí)達(dá)到V-O級(jí)，但是卻也降低了產(chǎn)品的耐用溫度，從而限制了產(chǎn)品的使用范圍。基于此，一種既改善了阻燃性又維持其耐熱性的聚乳酸樹(shù)脂組合物，即是發(fā)明人進(jìn)行開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。在公開(kāi)的美國(guó)專利文件US7087667、US7169837及US7786197中，Yamanaka等人提出了一種新型磷系阻燃劑，其添加于芳香族聚酯高分子、聚苯乙烯高分子以及橡膠改質(zhì)聚苯乙烯高分子等材料中，可以做到提升材料阻燃特性的同時(shí)又能維持其耐熱性。該新型磷系阻燃劑的主要成分含磷化合物具有如下的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征
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OO-Clh CE7-O 2
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X1-P4Cp—X，(FR)
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O-CH2 CH2-O其中，X1與X2可以是相同的或不同的、含有芳香環(huán)之烷基取代基分子段，烷基鏈段長(zhǎng)約I到5個(gè)碳原子，芳香環(huán)則可以是苯環(huán)、萘環(huán)或蒽環(huán)。在Yamanaka等人的研究中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)組合物中含有樹(shù)脂100質(zhì)量份(其中含有芳香族聚酯高分子60wt %以上)、新型磷系阻燃劑FR I 100質(zhì)量份、助阻燃劑0 50質(zhì)量份，以及填充劑O 200質(zhì)量份時(shí)，該組合物能達(dá)到令人滿意的阻燃特性，同時(shí)其耐熱溫度也能達(dá)到幾乎維持或只有些微下降的結(jié)果。在另一項(xiàng)研究中，Yamanaka等人發(fā)現(xiàn)當(dāng)組合物中含有聚苯乙烯樹(shù)脂100質(zhì)量份，以及新型磷系阻燃劑FR I 50質(zhì)量份時(shí)，該組合物能達(dá)到令人滿意的阻燃特性，同時(shí)其耐熱溫度也能達(dá)到幾乎維持或只有些微下降的結(jié)果?；诖?，發(fā)明人構(gòu)想應(yīng)用此新型磷系阻燃劑FR于聚乳酸材料中，以期達(dá)到提升聚乳酸材料的阻燃特性又維持其耐熱性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種既改善了阻燃性又維持其耐熱性的聚乳酸樹(shù)脂組合物。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種聚乳酸樹(shù)脂組合物，其組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)主要包含

聚乳酸樹(shù)脂100份；新型磷系阻燃劑 I 40份；抗滴垂劑0 0.8份；熱塑性彈性體 0 40份；無(wú)機(jī)填充劑0. I 30份；以及高分子增容劑0 20份。其中，所述新型磷系阻燃劑為具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)特征的化合物中的一種或幾種
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Sp-CH2 CH2-O O
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Xj-PCp—X (FR)
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O-CH2 CH2-O其中，X1與X2可以是相同的或不同的、含有芳香環(huán)的烷基取代基分子段，烷基鏈段長(zhǎng)約I 5個(gè)碳原子，芳香環(huán)可以是苯環(huán)、萘環(huán)或蒽環(huán)。較佳地，合成該化合物FR后的酸價(jià)在0. 7mgK0H/g以下，以液相層析分析儀檢測(cè)純度在90%以上。較佳地，所述磷系阻燃劑可選自具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物中的一種或幾種
權(quán)利要求
1.一種聚乳酸樹(shù)脂組合物，其組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)主要包含 聚乳酸樹(shù)脂100份； 新型磷系阻燃劑 I 40份； 抗滴垂劑0 0. 8份； 熱塑性彈性體 0 40份； 無(wú)機(jī)填充劑0. I 30份；以及 高分子增容劑 0 20份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑為具有以下的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征的化合物中的一種或幾種Q O-CHi CH2一O 9 I/ / Ml_ 1CP^-Xi(FR) \ /\ / O-CH2 CH2-O 其中，X1與X2可以是相同的或不同的、含有芳香環(huán)的烷基取代基分子段，烷基鏈段長(zhǎng)約I 5個(gè)碳原子，芳香環(huán)可以是苯環(huán)、萘環(huán)或蒽環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑的的酸價(jià)在0. 7mgK0H/g以下，以液相層析分析儀檢測(cè)其純度在90%以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2至3任意一項(xiàng)所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑可選自具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物中的一種或幾種
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑為具有以下化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑的添加量為10 35質(zhì)量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述新型磷系阻燃劑的添加量為15 30質(zhì)量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述抗滴垂劑為含氟化合物或聚合物，其具有易形成纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特征。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述滴垂劑為由含氟單體如四氟乙烯、三氟乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯及六氟丙烯等其中的一種構(gòu)成的單聚物或幾種構(gòu)成的共聚物，或者幾種含氟單聚物構(gòu)成的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述抗滴垂劑為聚四氟乙烯樹(shù)脂。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述抗滴垂劑的添加量為0.I 0. 5質(zhì)量份。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述抗滴垂劑的添加量為0. I 0. 4質(zhì)量份。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述熱塑性彈性體可選自苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯共聚合物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物、苯乙烯-異戍二烯-苯乙烯共聚合物、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丁腈橡膠、壓克力橡膠、乙烯-壓克力橡膠、硅橡膠、氟素橡膠、硫化橡膠、動(dòng)態(tài)硫化橡膠、天然橡膠、乙烯-丙烯-丁烯彈性體、聚烯烴系彈性體、聚氯乙烯系彈性體、聚酰胺系彈性體、聚酯系彈性體、聚酯-聚醚系彈性體、聚氨酯系彈性體及氟素系彈性體中的一種或幾種。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述熱塑性彈性體為苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述熱塑性彈性體之添加量為5 30質(zhì)量份。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述熱塑性彈性體之添加量為10 25質(zhì)量份。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、13或14所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述熱塑性彈性體使用前采用加工油做預(yù)處理，所述加工油為石蠟基系列加工油、芳香族系列加工油、環(huán)氧大豆油或甘油中的一種或幾種。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述加工油為分子量介于100 3000之間的石蠟基系列加工油。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填充劑可選自滑石粉、高嶺土、黏土、層狀硅酸鹽、碳酸鈣、氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化鎂及二氧化硅中的一種或幾種。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填充劑為滑石粉。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填充劑的添加量為0. 3 20質(zhì)量份。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述無(wú)機(jī)填充劑的添加量為0.5 15質(zhì)量份。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述高分子增容劑可選自聚乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚合物、聚丙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚合物、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯接枝馬來(lái)酸酐共聚合物、乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯接枝馬來(lái)酸酐共聚合物、馬來(lái)酸酐、丁二酸酐、偏苯三甲酸酐、硅烷類化合物、分子結(jié)構(gòu)含有異氰酸酯反應(yīng)官能基的化合物及分子結(jié)構(gòu)含有環(huán)氧反應(yīng)官能基的化合物中的一種或幾種。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述高分子增容劑為乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯接枝馬來(lái)酸酐共聚合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述高分子增容劑的添加量為0. 5 10質(zhì)量份。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的聚乳酸樹(shù)脂組合物，其特征在于，所述高分子增容劑的添加量為I 5質(zhì)量份。
全文摘要
一種聚乳酸樹(shù)脂組合物，其組成按質(zhì)量份數(shù)計(jì)主要包含聚乳酸樹(shù)脂100份；新型磷系阻燃劑1～40份；抗滴垂劑0～0.8份；熱塑性彈性體0～40份；無(wú)機(jī)填充劑0.1～30份；以及高分子增容劑0～20份。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種聚乳酸樹(shù)脂組合物具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)提升了材料的阻燃性，其阻燃等級(jí)達(dá)到UL94V-2級(jí)以上，同時(shí)其耐熱性也得以維持；(2)本發(fā)明采用新型磷系阻燃劑改善材料的阻燃性，不含鹵素阻燃劑，符合永續(xù)發(fā)展的環(huán)保精神；(3)其具有可快速結(jié)晶的特性，因此可容易納入一般塑料產(chǎn)品的制程，提高產(chǎn)品的加工性能和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08K13/02GK102775749SQ201110118730
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者朱明毅, 董曉 申請(qǐng)人:漢達(dá)精密電子(昆山)有限公司